Ученые впервые определили «горячие точки» образования внутренних — возникающих глубоко под поверхностью воды — волн в западной части Северного Ледовитого океана и составили детальный атлас их характеристик. Такие волны способны перемешивать слои воды с разной температурой, а также перераспределять органические вещества, необходимые для питания морских организмов, поэтому их важно учитывать в климатических моделях. Всего по спутниковым снимкам с 2007 по 2020 год авторы обнаружили более 2400 групп внутренних волн, число которых в последние годы существенно выросло. Полученные результаты показывают: подобные процессы в океане важно учитывать, чтобы улучшить прогнозирование течений и возникновение опасных ситуаций в Арктике в условиях изменения климата. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Geophysical Research: Oceans.
В последние десятилетия среднегодовые температуры в Арктике стремительно растут, что ускоряет таяние ледников и приводит к изменениям в природных сообществах Северного Ледовитого океана. При этом дальнейшую судьбу этого региона спрогнозировать сложно: большинство климатических моделей дают большую погрешность в предсказаниях. Главная причина состоит в том, что до сих пор мало что известно о процессах, происходящих в толще вод Северного Ледовитого океана, а не только на его поверхности. Например, практически неизученными остаются так называемые внутренние волны. В отличие от обычных волн, которые мы наблюдаем на поверхности морей, эти волны образуются и движутся глубоко под водой на стыке слоев с разной плотностью (например, теплых и холодных, соленых и опресненных реками). Такие волны участвуют в переносе тепла и питательных веществ между слоями океана, а потому влияют на образование льда, условия жизни обитателей океана и климат.
Исследователи из Морского гидрофизического института РАН (Севастополь) создали первый в мире детальный атлас внутренних волн в Северном Ледовитом океане. Авторы с помощью компьютерных программ проанализировали более 3400 спутниковых радиолокационных снимков, сделанных в летне-осенний период (когда океан свободен ото льда) 2007–2020 годов. На таких снимках внутренние волны проявляются в виде чередующихся светлых и темных полос, отличных от тех, что характерны для обычных волн.
Всего исследователи обнаружили более 2400 групп (последовательностей) внутренних волн, при этом чаще всего они возникали в Чукотском море и море Бофорта, расположенных на стыке Евразии и Северной Америки. Анализ показал, что количество таких волн со временем увеличивается: в 2020 году их оказалось в 17 раз больше, чем в 2007. Ученые связывают это с климатическими изменениями и постепенным удлинением «безледного» сезона в Северном Ледовитом океане.
«Нам также удалось определить основные механизмы образования внутренних волн. Во-первых, это приливные течения, взаимодействующие с неровным рельефом дна — например, подводными хребтами. Во-вторых, такими источниками могут быть океанические вихри, фронты и мощные потоки пресной воды, которые возникают в местах впадения рек в океан. Наиболее мощные волны рождаются в местах, где эти факторы накладываются друг на друга, например на шельфе Чукотского моря и моря Бофорта, а также в Беринговом проливе», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Козлов, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН.
Таким образом, исследование показало, что внутренние волны — это не случайное, а стабильное явление в Северном Ледовитом океане, которое нужно учитывать при разработке климатических моделей. Это позволит точнее прогнозировать динамику таяния льдов и перераспределение тепла в океане в будущем. Кроме того, интенсивные внутренние волны с высотами более 10–15 метров могут представлять опасность для подводной инфраструктуры и навигации, поэтому знание районов их регулярного образования может быть полезным при строительстве и прокладке подводных трубопроводов, а также проведении подводных операций.
Ранее ученые составили детальные карты возникновения вихрей — водоворотов размерами до десятков километров — и их влияния на морской лед в водах Гренландского и Баренцева морей. Знать о распространении и масштабе вихрей в разные сезоны года важно, поскольку они участвуют в перемешивании холодных и теплых вод, ускоряют таяние льдов, а также влияют на погоду и навигацию.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
